Thuyết trình nguyên liệu, nước và năng lượng trong công nghệ hóa chất

1


1. Khái niệm, phân loại và trò của nguyên
liệu trong công nghệ hóa chất.
I

2. Làm giàu nguyên liệu
3. Các phương hướng cơ bản giải quyết
vấn đề của nguyên liệu
1. Phân loại và vai trò
2. Các chỉ tiêu đánh giá chất liệu nước
3. Kỹ thuật xử lý nước cấp

1. Các dạng năng lượng
2. Sử dụng hợp lý năng lương
3. Những hướng phát triển năng lượng 

2


1.

Khái niệm, phân loại và trò của nguyên liệu trong công nghệ hóa chất.

1.1. Khái niệm
Nguyên liệu:
-Vật liệu có sẵn trong thiên nhiên;
-Sản phẩm, bán sản phẩm của ngành khác;
-Chất thải…
=> để sản xuất ra sản phẩm.

Ví dụ: Để sản xuất H2SO4:
-Tự nhiên: Lưu huỳnh (mỏ lưu huỳnh); quặng Pyrit sắt;
-Bán sản phẩm: Hợp chất lưu huỳnh (từ dầu mỏ)
-Phế thải: ngành luyện gang, thép, kim màu (chứa SO2)
Dung dịch thải của công nghiệp gia công
kim loại (chứa H2SO4)

3


1.2. Phân loại
Phân loại

Theo trạng
thái tập hợp

Rắn

Lỏng

Theo thành
phần

Khí

Vô
cơ
Gốc
khoáng

Loại
quặng

Không
quặng

Hữu
cơ

Theo nguồn
gốc

Tự
nhiên
Gốc
động
vật
Nhiên
liệu

Nhân
tạo
Gốc
thực vật
4


Chất rắn (than đá)

Loại quặng (quặng vàng)

Loại không quặng
(lưu huỳnh tự nhiên)

5


1.3. Vai trò
- Chi phí nguyên liệu lớn (chiếm 60% giá thành sản phẩm)
- Có thể sản xuất từ nhiều nguyên liệu khác nhau

VD: Rượu etylic

- Từ một nguyên liệu có thể chế biến thành nhiều sản phẩm.

Có thể nói nguyên liệu đóng vai trò vô cùng quan trọng trong CNHC.
Nó không những ảnh hưởng lớn đến chất lượng và giá thành sản phẩm
mà còn quyết định đến công nghệ sản xuất sản phẩm và tính kinh tế
của công nghệ.

6


2. Làm giàu nguyên liệu
Áp dụng cho các loại quặng đã qua nghiền và có thành
phần hóa học cũng như tính chất vật lý không đồng nhất.
3
3
phươn
phươn

g
g pháp
pháp

Phương
pháp cơ
học

Phương
pháp nhiệt

Phương
pháp hóa
học

Tuyển nổi
3 phương
pháp
nàytrọng
chủ yếu
Tách
bằng
lực làm giàu khoáng vật rắn.
Nếu hiểu quá trình làm giàu nguyên liệu theo nghĩa rộng thì
nó sẽ bao gồm cả quá trình tăng nồng độ trong các hệ lỏng
Tách bằng điện và
từ khí
Tách bằng tĩnh điện

7

8


Trang 22 – 23, Bài 1, Chương I

9


3. Các phương hướng cơ bản giải quyết vấn đề của
nguyên liệu
- Tận dụng nguyên liệu địa phương
- Dùng nguyên liệu rẻ tiền, hạn chế sử dụng nông phẩm
- Sử dụng nguyên liệu một cách tổng hợp và hoàn toàn
- Liên hợp các ngành hóa chất với các ngành công nghiệp khác

Bảo đảm được sự độc lập tự chủ trong xây dựng kinh tế,
giảm được chi phí, hạ giá thành sản phẩm, không gây
thiếu hụt lương thực,…
10


1. Phân loại và vai trò
1.1. Phân loại
Nước

Nước khí quyển:
Nước mưa – chứa
tương đối ít tạp

chất.

Nước mặt đất: loại
nước này không đồng
nhất, thay đổi theo
điều kiện đất đai.

Nước ngầm: chứa
nhiều muối tan, với
thành phần thay đổi
theo loại đất, đá.

11


1.2. Vai trò
 Mục đích công nghệ:
- Dùng như một chất phản ứng, tham gia trực tiếp vào phản ứng tạo ra sản
phẩm.
VD: H2O + SO3 => H2SO4
- Dùng làm dung môi cho nhiều axit, kiềm, muối và nhiều chất khác
- Dùng làm môi trường tạo bọt cho quá trình tuyển nổi hoặc tuyển bằng
phương pháp ướt; làm môi trường tạo huyền phù và nhũ tương.

 Mục đích kỹ thuật: nước là chất tải nhiệt – làm lạnh trong các thiết bị
trao đổi nhiệt, thiết bị lạnh; dùng hơi nước để đốt nóng trong các thiết bị
gia nhiệt.
12

2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

Đặc trưng vật lý:
Màu, mùi, độ trong,
nhiệt độ.
Tổng
hàm
lượng
muối

Độ cứng
tạm thời

Độ
cứng

Độ cứng
vĩnh viễn

Đặc trưng hóa học

Tính
oxi hóa

Độ cứng
toàn
phần

Độ pH

13


Độ
cứng

Tạo bởi muối Canxi và Magie.
Độ cứng tính bằng số mili đương
2+ và Mg2+
2+
lượng gam ion Ca2+

3
loại
độ
cứn
g

14


Tổng
hàm
lượng
muối

Đặc trưng cho sự có mặt trong nước
những tạp chất vô cơ và hữu cơ.

Tính oxi

hóa

Đặc trưng cho hàm lượng tạp chất hữu
cơ có trong nước.

Độ pH

Mức độ kiềm hóa của nước được đặc trưng bằng
nồng độ các ion hidro và được xác định bằng giấy
chỉ thị.
pH = 6,8 – 7,3 : Nước trung tính
pH < 6,8 : Nước chua
pH > 7,3 : Nước kiềm

15


3. Kỹ thuật xử lý nước cấp
Đó là một tổ hợp nhiều
phương pháp làm sạch
nước – tách các tạp
chất ra khỏi nước.
2
quá
trình

Quá trình lắng,
lọc nước.

Quá trình làm

mềm nước.

16


Quá trình lắng,
lọc nước.

Qúa trình
lắng

Qúa trình
lọc

Cho nước vào trong bể lắng, dưới tác dụng của trọng
trường, các tạp chất của nước trong bể lắng bị phân tán
thô lở lửng rồi lắng xuống đấy bể. quá trình này được
tiến hành liên tục.

Tiến hành lọc bằng cách làm đông tụ. các
chất làm đông tụ thường là các chất điện ly
như Al2(SO4)3 lưỡng tính.
Al2(SO4)3 + 6H2O ↔ 2Al(OH)3 + 3H2SO4
H2SO4 tạo thành sau phản ứng tác dụng với
Ca(HCO3)2 có trong nước:
H2SO4 + Ca(HCO3) ↔ CaSO4 + 2H2O + 2CO2

Al(OH)3 mang điện dương tác dụng với các tạp chất mang điện
âm tạo thành các hạt keo không mang điện kết tủa nhanh.

17


Quá trình làm
mềm nước.

2+ và
Là quá trình tách ion Ca2+
2+ bằng phương pháp:
Mg2+

Phương pháp hóa lý: dùng chất
trao đổi ion

Phương pháp hóa học (được dùng
tương đối rộng rãi) dùng các hóa
chất( tạo thành các hợp chất
không tan, kết tủa nhanh của Ca
và Mg)

* Phương pháp vôi (dùng vôi tôi)
* phương pháp xô đa (dùng xô đa
khan)
18
* phương pháp xút (dùng xút ăn da)
* phương pháp photphat (dùng
Na PO )


Phương

pháp vôi –
xô đa
photphat là
phương
pháp kết
hợp vừa
kinh tế lại
toàn diện,
loại bỏ được
độ cứng tạm
thời, vĩnh
viễn, cố định
được CO2,
tách được
ion sắt, vừa
đông tụ
được các
hợp chất.

1

Đầu tiên xử lý nước bằng vôi tôi để khử độ cứng tạm
thời, bằng cách tách các ion sắt và và liên kết CO22-- :
Ca(OH)22 + Ca(HCO33)22 = 2CaCO33 + 2H22O
2Ca(OH)22 + Mg(HCO33)22 = 2CaCO33 + Mg(OH)22↓ + 2H22O
Ca(OH)22 + FeSO44 = Fe(OH)22↓ + CaSO44
4Fe(OH)22 + O22 + 2H22O = 4Fe(OH)33
Ca(OH)22 + CO22 = CaCO33↓ + H22O.

Quá

trình
tiến 2
hành

3

2+ và Mg2+
2+ hoàn
+ Dùng Na33PO44, có thể kết tủa Ca2+
toàn hơn:
3Ca(HCO33)22 + 2Na33PO44 = Ca33(PO44)↓ + 6NaHCO33
19
3MgCl22 + 2Na33PO44 = Mg33(PO44)22↓ + 6NaCl


Video về xử lý nước thải của
nhật bản ( nguồn Youtube)

20


Trong CNHC, năng lượng được sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau như vận chuyển nguyên liệu, dập, nghiền,.. Mỗi loại quá trình
đòi hỏi những dạng năng lượng khác nhau.

21


1. Các dạng năng lượng

Điện
năng

Nhiệt năng

Quang năng

22


1.1. Điện năng
 Được dùng trục tiếp để thực hiện các phản ứng hóa học (trong
công nghiệp điện hóa, nhiệt điện,…)
 Để làm sạch nguyên vật liệu (tuyển khoáng, làm sạch khí,…)
 Chuyển điện năng thành cơ năng phục vụ các công đoạn lý học:
dập, nghiền, bơm, nén,...
Một số chỉ tiêu tiêu tốn năng lượng điện cho một vài ngành hóa chất

23


1.3. Quang năng
Năng lượng ánh sáng được dùng để thực hiện các
phản ứng quang hóa như tổng hợp HCl từ các nguyên
tố, halogienua hóa các hợp chất hữu cơ và những quá
trình khác.

Công nghệ quang hợp nhân tạo dùng ánh nắng chiết tách các bon từ CO2
và nước giúp tăng năng suất chuyển đổi năng lượng. Công nghệ này nếu
áp dụng lắp đặt tại các nhà máy điện hoặc công xưởng sẽ giúp tận dụng 24

nguồn khí CO2 mà chính chúng thải ra.


1.3. Nhiệt năng
 Dùng để tiến hành những quá trình lý học không kèm theo quá
trình hóa học như: đun nóng, nấu chảy, sấy,..
 Sấy nóng các tác nhân khi tiến hành phản ứng hóa học. Khi đó
các chất mang nhiệt có thể là khí đốt, hơi nước và cả năng lượng
hạt nhân,…

Rèn truyền thống

Luyện kim

Trong các loại năng lượng nêu trên thì nhiệt năng
được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ hóa
chất.

25